关键词： 有限元仿真   螺栓退刀槽   滚压轮   疲劳寿命   残余应力  

摘要： 滚压强化是提高超高强度钢螺栓疲劳性能的主要方法。螺栓退刀槽表面易受应力集中发生疲劳破坏，为提升螺栓退刀槽表面疲劳抗力，设计了一种螺栓退刀槽滚压工具，利用滚压轮与螺栓退刀槽有限元模拟结果指导滚压轮结构优化，采用确定优化参数的滚压工具进行滚压试验，通过表征滚压表面质量、断口形貌、疲劳寿命验证滚压轮参数优化的有效性。结果表明：滚压轮材料为YG8、直径60 mm、型面夹角45°时退刀槽滚压表面残余应力结果最优；滚压轮圆弧半径为0.9mm时，残余压应力层最深，1.1mm时次表层残余压应力值最大，1.2mm时表面压应力最大。采用三种不同圆弧半径的滚压工具进行试验分析，圆弧半径0.9 mm的滚压轮滚压后的螺栓疲劳寿命最高，确定了最优滚压工具结构。

关键词： 路基工程   过渡段   沉降   动力响应   有限元分析  

摘要： 针对路堤和涵洞交界处易出现的轨道不平顺问题，提出新型过渡段——刚度-沉降双优化过渡段结构，采用Plaxis 3D研究新型过渡段的静动力荷载下的工程性能，分析过渡段类型、列车速度对高速铁路路桥过渡段受力和变形特性的影响规律。结果表明：在路基位置上，列车速度越低，沉降量越大；列车速度对过渡段附近差异沉降影响较大；在过渡段，由于回填材料的刚度呈现过渡，不同列车速度对应的沉降曲线的“S形”会发生变化；新型+新型的沉降量最小，新型+旧型的沉降量次之，旧型+旧型的沉降量最大，且两个位置有叠加耦合的影响；当设计速度超过300 km/h时，可适当加长路涵过渡段长度。

关键词： SPH-DEM耦合方法   啮合型双螺杆   固液混合   颗粒受力   多相流   计算机模拟  

摘要： 为探究啮合型双螺杆挤出机内固液两相物料的流动方式、颗粒受力及两相混合过程，本文采用光滑粒子流体动力学（SPH）与离散单元法（DEM）耦合的方法进行了仿真模拟。由于其无网格特性，SPH方法能够有效地克服有限元方法在针对啮合型双螺杆这一特殊结构上划分网格困难的问题。基于所建立的流体单元模型、流体黏度模型和固体颗粒模型、颗粒接触模型等，对啮合型双螺杆的螺纹段和捏合块段内固液两相物料的流动混合过程进行了模拟仿真，分析了固液两相物料分别在挤出机输送段和混合段的受力行为以及流动过程的相互作用。模拟结果表明：流体包裹固体颗粒的混合物料在挤出机中的流动方式为随螺杆作周向转动的同时沿轴向方向缓慢推进，在加料12s后混合物料到达出口；混合物料在捏合块段的受力明显大于螺纹段，颗粒受到的法向力、切向力和流体力最大值均出现在第一个捏合盘区域；固液两相物料在捏合块段的填充程度和混合效果均高于螺纹段，混合后物料的Lacey混合指数高达0.9。

关键词： 混合梁斜拉桥   钢-UHPC结合段   刚度匹配   有限元分析   平缓度  

摘要： 为验证钢-UHPC结合段的结构可靠性并尝试对其提出优化建议，本文以主跨200m的独塔混合梁斜拉桥——同济大桥为背景，通过有限元软件建立其全桥有限元模型和钢-UHPC结合段的局部有限元模型并对后者的设置位置进行对比计算，得到了钢-UHPC结合段的应力状况、刚度匹配情况及其设置在不同位置处时的内力状况。同时，本文针对现有研究方法的不足提出了一种新的评估结合段刚度过渡平缓程度的方法，并通过改变钢-UHPC结合段的设置长度得到其在对应方案下的平缓度大小。研究结果表明：使用UHPC填充的钢-UHPC结合段应力状况良好，承载能力较强；原方案设计的钢-UHPC结合段的长度已为最佳，而其设置位置可在原基础上继续深入主跨2m以获取更好的受力状况及经济性；研究提出的评估方法所得到的规律与实际工程状况基本符合，具有继续深入研究的价值和空间。

关键词： 磁开关   脉冲磁化特性   磁芯饱和   场路耦合  

摘要： 磁开关具有高重频、长寿命和高平均功率等优点，能够实现脉冲前沿的压缩，已广泛应用于脉冲功率系统。目前磁开关的设计是采用伏秒积分方程确定磁芯结构体积以及绕组的匝数，设计时的精度不高。通过测量铁基纳米晶磁芯的脉冲磁化特性，据此使用多物理场仿真软件Comsol建立了考虑磁芯饱和过程的磁开关场路耦合模型，通过100 kV级的高压脉冲压缩实验，验证了仿真模型的准确性与有效性。利用磁开关仿真模型分析了磁芯的饱和时间以及杂散参数对磁开关输出波形的影响，完成了磁芯饱和时间以及减小磁开关杂散参数的优化设计。采用的场路耦合仿真优化设计方法为磁开关等含磁芯脉冲功率元件的优化设计提供了参考。

关键词： 交通行人损伤   损伤生物力学   新月形骨折脱位   有限元   治疗方案评估  

摘要： 为降低行人交通损伤中DayⅡ型骨盆新月形骨折的损伤影响，采用有限元分析方法比较了不同内固定方式对DayⅡ型骨盆新月形骨折脱位（CFDP）的生物力学影响。在人体骨盆有限元模型的基础上，依据人体解剖学理论，构建DayⅡ型骨盆骨折模型及4种不同的内固定仿真模型，即1枚骶髂螺钉与1枚髂骨螺钉（S1+I1）、2枚骶髂螺钉与2枚髂骨螺钉（S2+I2）、3枚重建钛板（P3）、1枚S2AI螺钉与2枚髂骨螺钉（S2AI1+I2），依据骨盆模型的整体刚度、整体应力分布，髂骨、内固定应力差异性及骨折线的应力和位移差异性综合评价不同内固定方案的优劣。研究表明：P3方案和S2AI1+I2方案相较于另外2种内固定方案的刚度更大，更接近正常模型，未受损侧的应力分布也与正常模型的应力分布更加接近；P3方案因重建钢板与皮质骨直接接触，导致重建板与髂后下棘等部位的应力较大，不利于骨折愈合；S2AI1+I2方案在骨折线上应力及位移分布方面更接近正常模型。DayⅡ型骨盆新月形骨折脱位应采用1枚S2AI螺钉与2枚髂骨螺钉内固定，能够在不增加其他内固定方案的情况下达到理想的内固定效果。

关键词： 结构损伤   断裂分析   CAE软件   裂纹扩展   有限元   近场动力学  

摘要： 损伤与断裂是导致结构失效的主要原因，对工程安全有着重大影响，其中裂纹扩展问题也是目前亟需解决的基础性科学难题。本文以文献综述方式介绍了能够模拟损伤与断裂的相关理论基础，如断裂力学模型、损伤演化模型以及数值计算方法，如有限元法、边界元法和近场动力学理论等。本文在此基础上，对常用的结构损伤与断裂分析CAE软件进行了综述，包括通用有限元程序，如ABAQUS自带的损伤与断裂分析模块，和专用的断裂分析软件、损伤容限工具以及疲劳寿命分析工具等。还讨论了部分自主的CAE软件的发展现状。最后，本文分析了用于损伤与断裂模拟的CAE软件所面临的一些挑战，并展望了国产CAE软件未来的发展方向。

关键词： 多物理耦合   铅冷快堆   瞬态分析   热工水力计算   MOSASAUR  

摘要： 为满足快堆堆芯稳态及瞬态分析计算，本文在铅冷快堆堆芯中子学计算程序MOSASAUR的基础上，开展了物理-热工耦合计算方法研究。MOSASAUR程序是基于确定论两步法计算策略，由截面生成、能谱修正、堆芯计算及不确定性分析4个模块组成。本文采用刚性限制法求解三维时空动力学方程，拓展了MOSASAUR中堆芯计算中的瞬态分析能力；基于子通道程序COBRA-YT扩展了其对液态金属冷却反应堆的热工水力计算能力，并与MOSASAUR耦合，作为热工反馈模块；采用不动点迭代法耦合了物理中子场及温场，最终形成了快堆堆芯稳态及瞬态的物理热工耦合计算。本文采用LMW基准题和ORAL19棒束问题分别对三维时空动力学计算和热工水力计算进行了模块验证；基于MicroURANUS堆芯进行了堆芯稳态及瞬态耦合计算的验证。数值结果显示，基于快堆堆芯中子学计算程序MOSASAUR的多物理耦合计算具有较高的计算精度。

关键词： 双能道无线电能传输   最大效率跟踪   恒压控制   互感辨识  

摘要： 针对旋转磁场耦合式无线电能传输(wireless power transfer)系统在负载和耦合线圈互感变化条件下的最大效率和恒压输出需求，本文提出了一种基于等效负载跟踪的最大效率控制方法。首先，构建了以双层正交DD(DQDD)线圈为发射机构，交叉偶极式(CD)线圈为接收机构的旋转耦合式WPT系统；继而在考虑交叉耦合及线圈内阻的情况下进行了双能道LCC-S型WPT系统的谐振参数配置，推导了系统传输功率和效率的表达式。然后，引入复合控制方法，在直流输入端采用Buck电路来调节系统输出电压，在输出负载端采用Buck-Boost升降压电路实现阻抗匹配。最后，通过仿真与实验验证了所推导的回路电流、输入输出功率以及效率表达式的准确性，验证了计及耦合环流的谐振元件参数配置条件的可行性。结果证明了互感辨识结果的准确性，系统可以实现最大效率跟踪及恒压输出，传输效率可以保持在90%以上。

关键词： 球面径向基函数   重力场模型   似大地水准面   拟合模型   高程异常  

摘要： 针对重力似大地水准面与实测全球导航卫星系统（global navigation satellite system，GNSS）/水准确定的几何似大地水准面存在偏差的问题，尝试利用球面径向基函数基于重力似大地水准面高程异常和实测GNSS/水准高程异常的差异建立校正模型，以提高区域似大地水准面的精度，试验结果表明：球面径向基函数可以将重力似大地水准面有效校正至几何似大地水准面，校正后GNSS/水准检核点高程异常的差异由7.58 cm减小至4 cm以内；点质量函数、二阶径向多极函数、泊松核函数和二阶泊松小波基函数的校正效果差异在1 mm以内，可忽略不计；相比多项式方法拟合法，球面径向基函数校正方法精度更高，高程异常的精度由3.9 cm提高至3.2 cm以内。